Điều tra, nghiên cứu, xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác giáo dục, quy hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường ở quy mô cấp huyện lấy ví dụ huyện Ba vì

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
ĐIỂU TRA, NGHIÊN cứu, XÂY DựNG
Cơ SỞ Dữ LIỆU ĐỊA LÝ PHỤC v ụ CÔNG TÁC GIÁO DỤC,
QUY HOẠCH SỬ DỤNG HỢP LÝ TÀI NGUYÊN VÀ
BẢO VỆ MỒI TRƯỜNG Ở QUY MỒ CÂP HUYỆN
(LÂY VÍ DỤ HUYỆN BA vì, HÀ TÂY)
Mã số: QG.05.34
Chủ trì đề tài:
TS. Nguyễn Đình Minh
Các cán bộ tham gia:
TS. Nguyễn Thị Hải
ThS. Lương Hoàng Tùng
CN. Trịnh Thị Bích Duyên
CN. Hoàng Anh Huỳnh
Đ A I H O C Q U Ố C G I A h a n ò i I
T R U N G TAP'/ Th
' í
J•—(I r '
"ệ
-[\J I
3>T/ 6 d ì

-

—
_____
_
____
]
HÀ NỘI - 2007

BÁO CÁO TÓM TẮT
a. Tên đề tài:
ĐIỀU TRA, NGHIẾN cứ u , XẢY DựNG c ơ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LỸ PHỤC v ụ
CÔNG TÁC GIẢO DỤC, QUY HOẠCH s ử DỤNG HỢP LỸ TÀI NGUYÊN VÀ
BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG Ở QUY MÔ CAP HUYỆN (LAY v í DỤ HUYỆN BA vì,
HÀ TẤY)
Mã số: QG.05.34
b. Chủ trì đề tài:
TS. Nguyễn Đình Minh
c. Các cán bộ tham gia:
TS. Nguyễn Thị Hải
ThS. Lương Hoàng Tùng
CN. Trịnh Thị Bích Duyên
CN. Hoàng Anh Huỳnh
d. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
Mục tiêu:
Mục tiêu của đề tài là có được một quy trình công nghệ tiên tiến thích hợp cho
việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý tài nguyên và môi trường ở quy mô cấp
huyện và một cơ sở dữ liệu địa lý cho huyện Ba Vì , Hà Tây trên cơ sở ứng
dụng các công nghệ hiện đại như hệ thông tin địa lý (GIS), viễn thám và hệ
thống định vị toàn cầu (GPS) phục vụ công tác giáo dục, quy hoạch sử dụng
hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường theo hướng phát triển bền vững.
Nội dung:
Đề tài bao gồm cả nghiên cứu trong phòng và thực địa với các nội dung chính
như sau:
• Nghiên cứu ]ý luận và thực tiễn xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ
quy hoạch, quản lý sử dụng tài nguyên và bảo vệ môi trường
• Thiết lập quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý tài nguyên và môi
trường ở quy mô cấp huyện
• Điều tra, thu thập, nhập, phán tích và xuất dữ liệu phục vụ công tác giáo

dục, quy hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường ở
huyện Ba Vì, Hà Tây.
e. Các kết quả đạt được
1. Kết quả khoa học
> Hình thành cơ sở khoa học cho việc xây dựng CSDL địa lý tài nguyên và
môi trường.
> Thiết lập được quy trình công nghệ tiên tiến thích hợp cho việc xây dựng
cơ sở dữ liệu địa lý tài nguyên và mồi trường ở cấp huyện, và
> Xây dựng được cơ sở dữ liệu địa lý cho huyện Ba Vì, Hà Tây trên cơ sở
ứng dụng các công nghệ hiện đại như hệ thông tin địa lý (GIS), viễn thám
và hệ thống định vị toàn cầu (GPS) phục vụ công tác giáo dục, quy hoạch
sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường theo hướng phát triển bền
vững.
2. Kết quả đào tạo
> Đã hỗ trợ 2 sinh viên làm khoá luận tốt nghiệp (Trịnh Thị Bích Duyên,
06/05; Hoàng Anh Huỳnh, 06/07),
> Đã hỗ trợ 1 HVCH làm luận văn thạc sĩ (Lương Hoàng Tùng, 12/05).
> Góp phần nâng cao chất lượng bài giảng, bài thực hành trong các giáo
trình về viễn thám, GIS và GPS ở bậc đại học và sau đại học ở ĐHQG Hà
Nội
3. Kết quả công bố
> Một bài báo đã được nhận đăng trong Tạp chí Khoa học, Các Khoa học
Trái Đất.nãm 2007
> Một bài báo đã được nhận dăng trong Tuyển tập các báo cáo khoa học tại
Hội nghị Khoa học quốc tế ở Huế năm 2007.
f. Tình hình kinh phí của đề tài
Đã thực hiện chi các khoản mục theo dự toán.
XÁC NHẬN CỦA BAN CHỦ NHIỆM KHOA CHỦ TRÌ ĐỂ TÀI
NGUYỄN ĐÌNH MINH
XÁC NHẬN CỦA TRƯỜNG

onó HIẺb TRuỏNG
SUMMARY REPO RT
a. Research Title:
Survey, research, development of geographic database for education, planning
of rational resource utilization and environmental protection at the district
level (case study of Ba Vi district, Hatay province)
Code: QG.05.34
b. Principal Investigator:
Dr. Nguyen Dinh Minh, Faculty of Geography, Hanoi Univ. of Science
c. Participating Members:
Dr. Nguyen Thi Hai
MSc. Luong Hoang Tung
BS. Trinh Thi Bich Duyen
BS. Hoang Anh Huynh
d. Research Objectives and Contents
Objectives:
To obtain an advanced procedure suitable for development of resource and
environmental geographic database at the district level, and a geographic
database for Ba Vi district , Ha Tay based on the application of GIS, remote
sensing and GPS for education, planning of resource rational use and
environmental protection for sustainable development.
Contents:
• Theoretical and practical studies for geographic database development
for planning, management of resource use and environmental
protection.
• Establishment of procedure for resource and environmental geographic
database development at the district level.
• Development of geographic database for education, planning of rational
resource use and environmental protection in Ba Vi district, Ha Tay
province.

e. Results
1. Science
> A scientific basis for development of resource and environmental
geographic database,
> An advanced procedure suitable for resource and environmenal geographic
database development at the district level, and
> A geographic database for Ba Vi district, Ha Tay province based on the
application of GIS, remote sensing and GPS for education, planning of
resource use and envừonmental protection for sustainable development.
2. Training
> Supported 2 BS theses (Trinh Thi Bich Duyen, 6/05; Hoang Anh Huynh,
06/07),
> Supported 1 MS thesis (Luong Hoang Tung, 12/05).
> Improved lectures and labs of undergaduate and graduate courses of
remote sensing, GIS and GPS at VNU, Hanoi
3. Publication
> One paper accepted for publication in Journal of Science, Earth Sciences,
2007,
> One paper accepted for publication in Proceedings of International
Symposium, 2007.
MỤC LỤC
Trang
Danh mục ký hiệu và chữ viết tắt
Danh mục các hình
MỞ ĐẦU 1
Chương 1. Tổng quan tình hình xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý tài 4
nguyên và môi trường trên thế giới và ở Việt Nam
1.1 Cơ sở ỉý luận 4
1.2 Thực tiễn trên thế giới 15
1.3 Thực tiễn ở Việt Nam 18

Chương 2. Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý tài nguyên và môi 21
trường ở quy mô cấp huyện
2.1 Đặc điểm của cơ sở dữ liệu địa lý ở cấp huyện 21
2.2 Yêu cầu về phần cứng và phần mềm 24
2.3 Các bước tạo cơ sở dữ liệu địa lý TNMT ở cấp huyện bằng 27
GIS, viễn thám và GPS
Chương 3. Xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý tài nguyên và môi trường 36
huyện Ba Vì, Hà Tây
3.1 Lý do lựa chọn huyện Ba Vì 36
3.2 Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội huyện Ba Vì 37
3.3 Cơ sở dữ liệu địa lý tài nguyên và môi trường huyện Ba Vì 55
3.3.1 Dữ liệu bản đồ và bảng 55
3.3.2 Dữ liệu ảnh vệ tinh 65
3.3.3 Dữ liệu ảnh mặt đất 74
KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO 81
PHỤ LỤC
PHIẾU ĐẢNG KÝ K ẾT QUẢ
86
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ASTER Bộ cảm đo phản xạ và phát xạ nhiệt vũ trụ nâng cao
CSDL Cơ sở dữ liệu
ESRI
Viện nghiên cứu hệ thống môi trường
ETM+ Bộ cảm lập bản đổ chuyên đề tăng cường
ESDI
Giao diện đữ liệu khoa học trái đất
GIS
Hệ thông tin địa lý
GLCF

Cơ sở tiện ích lớp phủ đất toàn cầu
GLOVIS
Hệ thống hiển thị ảnh vệ tinh toàn cầu
GPS Hệ thống định vị toàn cầu
IKONOS
Vệ tinh lập bản đồ
Landsat Vệ tinh lục địa
MODIS
Thiết bị đo bức xạ phổ tạo ảnh phân giải trung bình
MSS
Máy quét đa phổ
NASA Cơ quan không gian và hàng không quốc gia Mỹ
NDVI Chỉ số thực vật chuẩn hoá
SPOT Vệ tinh quan sát trái đất
TM Bộ cảm ỉập bản đổ chuyên đề
TNMT Tài nguyên và môi trường
UNEP
Chương trình môi trường của Liên hợp quốc
USGS
Cục Địa chất Hoa Kỳ
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình số Tên hình Trang
1.1 Mô hình dữ liệu vector và raster 4
1.2 Vai trò của CSDL địa lý trong GIS 5
1.3 Dữ liệu không gian và thuộc tính 6
1.4 Các lớp dữ liệu điểm, đường và vùng trong CSDL địa lý 7
1.5 GPS và máy thu GPS 13
2.1 Các vùng, tỉnh, huyện, xã ở Việt Nam 21
2.2 So sánh độ phân giải không gian và diện phủ của ảnh SPOT 23
và Landsat

2.3 Giao diện của ArcView GIS 26
2.4 Quan hệ giữa GIS, viễn thám và GPS 27
2.5 Các bước xây dựng CSDL dịa lý bằng GIS, viễn thám và GPS 28
2.6 Google Earth, công cụ tìm kiếm dữ liệu địa lý 31
2.7 GLOVIS, giao diện tìm kiếm ảnh vệ tinh của Cục Địa Chất 31
Hoa Kỳ
2.8 Các phương pháp nhập dữ liệu 32
2.9 Nhập dữ liệu GPS 33
2.10 Xuất dữ liệu 34
3.1 Vị trí huyện Ba Vì 38
3.2 Nhiệt độ trung bình tháng ở Ba Vì 42
3.3 Nhiệt độ trung bình năm tại các trạm đo (°C) 43
3.4 Lượng mưa trung bình tháng tại các trạm đo (mm) 44
3.5 Các lớp dữ liệu bản đồ raster dạng file JPG 56
3.6 Các lớp dữ liệu bản đồ raster dạng file Tiff 56
3.7 Các lớp dữ liệu đối tượng điểm, đường và vùnc tronơ CSDL 57
3.8
Các lớp dữ liệu địa chất Ba Vì
57
3.9 Dữ liệu GPS các trường học ở Ba Vì
58
3.10 Bảng thuộc tính đối tượng trong CSDL
59
3.11 Bảng CSDL ở dạng file dbf
59
3.12
Sự kết nối giữa dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian về đất
ở Ba Vì
60
3.13

Bản đổ địa chất huyện Ba Vì
61
3.14
Bản đổ địa mạo huyện Ba Vì
62
3.15
Bản đồ đất huyện Ba Vì 63
3.16
Bản đồ thể hiện các địa điểm du lịch sinh thái ở Ba Vì
64
3.17 Kết quả tìm kiếm dữ liệu ảnh vệ tinh Ba Vì bằng Google
Earth
66
3.18
Dữ liệu ảnh vệ tinh khuôn dạng JPG huyện Ba Vì
66
3.19
Dữ liệu Landsat 7 ETM+ có thông tin bản đồ
67
3.20
Dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat MSS huyện Ba Vì
68
3.21 Dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat TM khu vực Ba Vì
68
3.22
Hình 3.22 Dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 7 ETM+ băng 4 khu
vực Ba Vì, 4/11/2000
69
3.23
Dữ liệu ảnh ASTER huyện Ba Vì

70
3.24
Dữ liệu tổ hợp màu thật SPOT 5 khu vực Ba Vì, 22/12/2003
71
3.25
Mô hình ba chiều khu vực Ba Vì
72
3.26
Chỉ số NDVI MODIS huyện Ba Vì và các tỉnh dọc sông
Hổng, 2002
72
3.27
Chỉ số thực vật chuẩn hóa NDVI ETM+ khu vực Ba Vì
73
4/11/2000
3.28 Dữ liệu ảnh mặt đất ở khuôn dạng JPG
74
3.29 Dữ liệu ảnh mặt đất ở khuôn dạne JPEG
75
3.30 Dữ liệu ảnh mặt đất về địa chất-khoánc sản Ba Vì
76
3.31 File ArcView project về địa mạo Ba Vì 77
3.32 File Arc View project về thực vật Ba Vì 77
3.33 File ArcView project về các trường học ở Ba Vì 78
3.34 File ArcView project về du lịch sinh thái ở Ba Vì 79
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Từ 1986 Việt Nam đã bắt đầu công cuộc đổi mới chuyển nền kinh tế tập
trung sang kinh tế thị trường. Trong khung cảnh đó, nhu cầu phát triển kinh tế
xã hội trong cả nước cũng như ở các huyện đã ngày càng tăng, tạo ra sức ép

lớn về tài nguyên và môi trường. Để phát triển bền vững, các vấn đề tài nguyên
và môi trường ngay ở cấp huyện như nạn phá rừng, mất đa dạng sinh học, suy
thoái đất đai, cạn kiệt, ô nhiễm các nguồn nước phải được giải quyết một
cách kịp thời và thấu đáo. Sự phát triển bền vững của cấp huyện là cơ sở cho sự
phát triển bền vững của quốc gia. Tuy nhiên, hiện chưa có các công trình
nghiên cứu đề cập đến việc xây dựng cơ sở địa lý đầy đủ cho cấp huyện ở Việt
Nam trên cơ sở ứng dụng các tiến bộ mới về công nghệ viễn thám, GIS và GPS
nói riêng và công nghệ thông tin và truyền thông nói chung. Vì vậy, việc xây
dựng cơ sở dữ liệu địa lý thống nhất về không gian cho cả huyện từ đó có thể
lập bản đồ, tạo biểu đồ và báo cáo, phát hiện các xu thế, các sự phụ thuộc và
các mối liên quan giữa tài nguyên, môi trường và các hoạt động kinh tế xã hội
phục vụ giáo dục, quy hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường ở
quy mô cấp huyện là hết sức cần thiết.
Về hành chính, Việt Nam có 8 vùng, 61 tỉnh, 622 huyện và 10511 xã (Tổng
cục thống kê, 2001). Ba Vì là một huyện có nhiều loại cảnh quan thiên nhiên
và cảnh quan nhân sinh. Cũng như nhiều huyện khác trong cả nước, thách thức
đối với Ba Vì trong qúa trình phát triển chính là sự giảm sút độ che phủ và
chất lượng rừng, sự suy thoái đất đai, giảm diện tích đất canh tác, hạn hán, suy
kiêt và ô nhiễm nguồn nước, trươt lở đất, xói lở bờ sônơ . do những tác đỏnơ
V- • c 0 . 0
của tự nhiên và các hoạt động của con người. Điều đó cho thấy tính cấp thiết
của việc xây dựng cơ sỏ' dữ liệu địa lý phục vụ công tác giáo dục náng cao
1
nhận thức cho các thế hệ hôm nay và ngày mai cũng như tạo điều kiện cho
phân tích không gian hỗ trợ các quyết định quy hoạch bảo tổn và phát triển ở
huyện.
Xuất phát từ thực tế trên, đề tài nghiên cứu mang mã số QG-05-34: Điêu
tra, nghiên cứu, xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phụcvụ công tác giáo dục, quy
hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường ở quy mô cấp huyện
(Lấy ví dụ huyện Ba Vì, Hà Tây), đã được triển khai thực hiện tại khoa Địa lý,

ĐHKHTN, ĐHQGHN.
2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cún của đề tài là có được một quy trình công nghệ tiên
tiến thích hợp cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý tài nguyên và môi trường
ở quy mô cấp huyện và một cơ sở dữ liệu địa lý cho huyện Ba Vì, Hà Tây trên
cơ sở ứng dụng các công nghệ hiện đại như hệ thông tin địa lý (GIS), viễn
thám và hệ thống định vị toàn cầu (GPS) phục vụ công tác giáo dục, quy hoạch
sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường theo hướng phát triển bền
vững.
3. Nội dung nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu có các nội dung chính như sau:
• Nghiên cứu lý luận và thực tiễn xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ
quy hoạch, quản lý sử dụng tài nguyên và bảo vệ mồi trường
• Thiết lập quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý tài nguyên và môi
trường ở quy mô cấp huyện
• Điều tra, thu thập, nhập, phán tích và xuất dữ liệu phục vụ công tác giáo
dục, quy hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường ở
huyện Ba Vì, Hà Tây.
Báo cáo này trình bày các kết quả nghiên cứu của đề tài trong thời gian hai
năm 2005-2007. Nhân dịp này, tập thể tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành
tới Bộ môn Bản đồ, Viễn thám và Hệ thông tin địa lý, Ban chủ nhiệm khoa Địa
lý, Phòng Khoa học Công nghệ, ĐHKHTN, Ban Khoa học Công nghệ,
ĐHQGHN và bạn bè, đồng nghiệp về sự ủng hộ, giúp đỡ quý báu trong suốt
quá trình thực hiện đề tài.
3
Chương 1
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH XÂY DựNG c ơ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ TÀI
NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
1.1 Cơ sở lý luận
Dữ liệu địa lý

Về không gian, các đối tượng địa lý tự nhiên và kinh tế-xã hội đều có
thể quy được về thành ba kiểu chính là điểm, đường và vùng. Chúng được xác
định bởi vị trí tuyệt đối, quan hộ không gian và thuộc tính. Dữ liệu địa lý ghi
lại vị trí, hình dạng và thuộc tính của các đối tượng địa lý. Như vậy, dữ liệu địa
lý sẽ bao gồm dữ liệu không gian và thuộc tính. Dữ liệu không gian thường
được biểu diễn trong máy tính theo hai mô hình là vector và raster. Dữ liệu
vector là dữ liệu dựa vào tọa độ, còn dữ liệu raster là dữ liệu dựa vào ô lưới
(Hình 1.1).
Analogue ( ^ V e c t o r (^ R a s t e r
(maps, drawings )
Hình 1.1 Mô hình dữ liệu vector và raster
Cả hai mô hình dữ liệu vector và raster đều có các ưu điểm và hạn chế
của chúng (Aronoff, 1993; Burrough, 1986).
Trong hệ thông tin địa lý (GIS), dữ liệu địa lý được tổ chức và lưu trữ
như một sưu tập các lớp chuyên đề có thể kết nối bởi địa lý. Mỗi lớp chứa các
đối tượns. có cùng thuộc tính, như đường giao thông, sông suối, rừnu tron”
cùng một phạm vi địa lý. Kiêu đối tượng, nhóm đối tượns, và mục đích sử
4
dụng dữ liệu địa lý là các nhân tố chính được dùng để tổ chức các lớp trong cơ
sở dữ liệu (CSDL) địa lý.
Cơ sở dữ liệu địa lý
CSDL địa lý là một tập hợp có cấu trúc các bản ghi hay dữ liệu địa lý
được lưu trữ trong hệ thống máy tính có thể truy cập được để trả lời các câu
hỏi không gian và thuộc tính được đặt ra. CSDL được tạo ra với các mục đích
nhất định. Các mục đích đó sẽ có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc của CSDL, Cấu
trúc của CSDL là căn bản đối với hoạt động và sử dụng thành công của hệ
thống. Do vậy, cần có tiếp cận hệ thống đối với việc thiết kế các khía cạnh của
CSDL. Pha thiết kế CSDL đòi hỏi xác định cấu trúc thực sự hay các tiết mục
cần đưa vào cũng như các file kết hợp như các bảng tra. Việc cấu trúc một
CSDL đòi hỏi soạn thảo một hệ thống phân loại dữ liệu đã thu thập. Điều này

là cần thiết cho nên các thuộc tính kết hợp với các đối tượng địa lý có thể
được mã hóa trong CSDL.
CSDL địa lý đóng vai trò trung tâm trong GIS (Burrough and
McDonnell, 1998) (Hình 1.2)
Hình 1.2 Vai trò của CSDL địa lý trong GIS
CSDL địa lý bao sồm CSDL khôns sian và thuộc tính (Hình 1.3).
5
F ie Edit Table Fjtid W m d o n Help
Hi] Oil Cl Phil
Untitled
V ? S ta te s .s h p A 1
N w H 9 A labam a
P ^ J T l i E=3A'“k’
iiC^^ )

p Fnn A riz o n a
I P * : I E = ] A rtv «" ! ^ r H Z l
0 ^ 6 T g - o r 13 '3Í» J fcbrj P o p 1 9 9 0 I P o p l9 9 9 |P o p 9 0 5Qm^| H o u se h a
ìAn
WY
E N C e n W l
Min
ID
N Eng
VT
w N C«n
MN
Pacific OP.
N Eng
NH

w N Cen
IA
N Eng
ỈM
w NC en NE
M ơ All
NY
Hình l .3 Dữ liệu không gian và thuộc tính
Theo mô hình dữ liệu không gian, có thể phán biệt CSDL vector và
CSDL raster. CSDL raster thường được dùng để biểu diễn các đối tượng liên
tục, và CSDL vector được dùng để biểu diên các đối tượng không liên tục.
CSDL vector bao gồm các lớp dữ liệu không gian dưới dạng điểm,
đường và vùng (Hình 1.4). Như vậy, theo các thực thể không gian, có thể kể
đến CSDL điểm (ví dụ, thủ phủ bang, điểm du lịch, điểm quặng, điểm đỗ xe),
đường (ví dụ, đường giao thông, sông ngòi, đứt gãy), vùng (ví dụ, ranh giới
quốc gia, bang, tỉnh, huyện, xã).
6
Tỷ ỉệ và độ phân giải là các thuật ngữ dùng để mô tả đặc điểm của các
đối tượng cảnh quan trong CSDL địa lý. Thuật ngữ tỷ lệ đề cập đến đặc điểm
của CSDL vector. Thuật ngữ độ phân giải thường đề cập đến CSDL raster.
Phép chiếu bản đồ là phép biến đổi bề mặt cầu của trái đất sang bể mặt
phẳng. Ba phép chiếu bản đổ chính là nón, trụ và phương vị. Phép chiếu được
dùng rộng rãi nhất là Universal Transverse Mercator (UTM). Cùng với các
phép chiếu khác nhau, hệ tọa độ được thiết kế cho các tính toán và định vị chi
tiết và các bản đổ trên các hệ tọa độ chung được dóng tự động với nhau. Kinh
độ và vĩ độ là hệ tọa độ được dùng phổ biến trong các CSDL địa lý.
Nhìn chung, CSDL địa lý có thể được xây dựng và khai thác với các
mục đích và ở các quy mô khác nhau. CSDL địa lý phục vụ giáo dục, quy
hoạch và quản lý tài nguyên và môi trường được gọi chung là CSDL địa lý tài
nguyên và môi trường (TNMT). Loại CSDL địa lý này có thể được thiết lập ở

các quy mô khác nhau như toàn cầu, khu vực, quốc gia, tỉnh, huyện, xã.
7
Xây dựng CSDL địa lý tài nguyên và môi trường
Tài nguyên và môi trường đóng vai trò quan trọng trong sự tổn tại và
phất triển của loài người. Do vậy, việc xây dựng CSDL địa lý TNMT là một
hoạt động thiết yếu nhằm tạo ra thông tin và tri thức để quy hoạch và quản lý
TNMT theo hướng phát triển bền vững.
Trong xây dựng CSDL địa lý TNMT, các công nghệ thông tin không
gian được sử dụng rộng rãi và hiệu bao gồm GIS, viễn thám và hệ thống định
vị toàn cầu (GPS).
GIS là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm máy tính,
dữ liệu địa lỷ và con người được thiết kế để thu nhập, lưu trữ, cập nhật, điều
khiển, phân tích và hiển thị tất cả các dạng thông tin liên quan đến vị trí địa lý
(ESRI, 1997).
GIS đồng thời là hệ thống quản trị CSDL địa lý, hệ thống phân tích
không gian và hệ thống lập bản đồ tự động (Maguire, 1991). CSDL địa lý
được xây dựng bằng GIS thường được gọi là CSDL GIS. Sự khác biệt lớn giữa
CSDL GIS và các bản đồ truyền thống là thông tin trong GIS được tách thành
nhiều tệp dữ liệu cho phép xử lý và trình bày chỉ một số dữ liệu nhất định. Do
CSDL có thể dùng và kết hợp lại cho các ứng dụng khác nhau, GIS có tính linh
hoạt mà bản đổ truyền thống không có được. Để hữu ích, CSDL GIS cần phải
được tổ chức sao cho chúng có thể dễ dàng được kết nối, xử lý và trình bày
trong các ứng dụng. Việc cập nhật bản đồ truyền thống có thể mất nhiều năm,
trong khi CSDL GIS có thể dễ dàng cập nhật bằng dữ liệu mới.
Từ cơ sở dữ liệu địa lý đã được thiết lập, GIS được dùng như một công
cụ phân tích và tổng hợp dữ liệu để tạo ra dữ liệu mới, thông tin mới hữu ích
trả lời các câu hỏi liên quan đến vị trí, thuộc tính, biến động, kiểu phán bố và
mô hình hoá tài nguyên và môi trường.
Các phép phán tích dữ liệu bằng GĨS bao eổm phán tích dữ liệu khôno
gian, dữ liệu thuộc tính, dữ liệu vectơ và dữ liệu rastơ. Phân tích hình học

thống kê không gian, chồng ghép toán học, lôgic, tái phần loại là các phán tích
GIS được dùng phổ biến trong nghiên cứu tài nguyên.
Trong CSDL địa lý, dữ liệu từ đa nguồn được chuẩn hóa dựa trên khuôn
dạng và cấu trúc CSDL GIS. Phần mềm GIS sẽ sử dụng quyết định thiết kế vật
lý CSDL. Cấu trúc và khuôn dạng dữ liệu GIS như ARCVIEW, Maplnfo,
IDRISI v.v. do các nhà cung cấp quyết định.
Viễn thám là khoa học và nghệ thuật thu nhận thông tin về đối tượng,
khu vực hay hiện tượng thông qua việc phân tích dữ liệu thu được bằng thiết
bị không tiếp xúc với đối tượng, khu vực hay hiện tượng nghiên cứu (Lillesand
and Kiefer, 1994).
Dữ liệu viễn thám đóng vai trò quan trọng trong xây dựng CSDL địa lý
TNMT. Công nghệ viễn thám có khả năng thu được dữ liệu từ xa một cách hệ
thống ở nhiều quy mô không gian và thời gian, ở nhiều vùng khác nhau của
phổ điện từ từ nhìn thấy đến vi sóng, trong đó có các vùng phổ mà mắt người
không thể thấy được và ở tất cả các vùng địa lý, kể cả những vùng mà con
người khó, không thể tới được hay không thể tới được thường xuyên.
Cho đến nay nhiều loại dữ liệu tài nguyên và môi trường trái đất đã được
thu thập bằng bộ cảm đật trên các vệ tinh khác nhau như Landsat, SPOT,
NOAA, JERS, ERS, RADARSAT, IRS, Meteosat, Terra, Ikonos. Chi tiết về
một số ảnh vệ tinh quang học có độ phân giải không gian khác nhau được thể
hiện ở Bảng 1.1.
9
Bảng 1.1. Đặc điểm của các ảnh vệ tinh quang học
Vệ tinh Bộ cảm
Ngày
phóng
Độ
rộng
quét
(km)

Độ phân giải
Phổ (bàng, mkm)
Khống
gian (m)
Thời
gian
(ngày)
Landsat
1-3
RBV
MSS
23/7/72
25/01/75
05/03/78
185
1-3 (0.475-0.830)
4-7 (0.5-1.1)
79
79/82
18
16/18
Landsat
4-5
MSS
TM
16/7/82
01/3/84
185
1-5, 7 (0.45-2.35)
6 (10.40-12.50)

30
120
16
Landsat
6-7
ETM+
05/10/93
27/04/99
185
1-5,7 (0.45-2.35),6 (10.40-12.50)
p (0.50-0.90)
30/60
15
16
SPOT
1-3
HRV
21/02/86
21/01/90
25/09/93
60 1-3 (0.50-0.89)
p (0.51-0.73)
20
10
26
SPOT 4
HRVIR
Vegetation
24/03/98 60
2250

1-4 (0.43-1.75), p (0.51-0,73)
0-4 (0,43-1,75)
20/10
1000
26
SPOT 5 HRG, HRS,
Vegetation
04/05/02 60,
120,
2250
0-4 (0.43-1.75)
p (0.49-0.69)
10/20/1000
2,5/5/10
ADEOS II GLI
02/99
1600
1-19 (0,38-0,865), 24-27
(1,05-1,38), 30-36 (3,715-12)
20-23(0,46-0,825),28-29(1,64-
2,21)
1000
250
4
Terra ASTER
MODIS
18/12/99 60
2330
1-3 (0.52-0.86)
4-9 (1.6-2.43)

10-14(8.125-11.65)
1-2 (0.62-0.87)
3-7 (0,45-2,15)
8-36(0,4-14,38)
15
30
90
250
500
1000
16
1-2
ỉkonos CATERRA
24/09/99
11
1-4(0.45-0.88), p (0.45-0.90)
4/1
1-3
QuickBird
QuickBird 18 10 01
16.5
1-4(0.45-0.88), p (0.45-0.90)
2,44/0.61
1-3.5
10
Với các bộ cảm vệ tinh hiện nay nhu cầu dữ liệu cho nghiên cứu tài
nguyên được đáp ứng nhanh hơn và thường xuyên hơn so với các phương pháp
truyền thống. Dữ liệu ảnh vệ tinh có thể được thu nhận hàng ngày, hàng tuần
và hàng tháng. Đặc biệt, dữ liệu ở nhiều độ phân giải khác nhau có thể thu
được tại cùng một thời điểm trên cùng một vệ tinh, Các bộ cảm khác nhau đặt

trên vệ tinh SPOT và Terra là các ví dụ cụ thể về điều này. Dữ liệu cho nghiên
cứu ở tầm vĩ mô như toàn cầu, châu lục hay các vùng rộng có thể được thu bởi
các bộ cảm có độ phân giải thô như NOAA AVHRR, phân giải trung bình
như MODIS, GLI, MSS. Dữ liệu cho nghiên cứu ở quy mô địa phương có thể là
ảnh phân giải cao thu được bởi các bộ cảm như Landsat TM, ETM+, SPOT. Để
nghiên cứu điểm có thể dùng ảnh có độ phân giải rất cao và siêu cao thu được
bởi các bộ cảm như IKONOS, QuikBird.
Trong nghiên cứu TNMT, dữ liệu viễn thám được dùng để xác định vị
trí, diện phán bố và trạng thái TNMT. Khả năng nhận biết và lượng hoá TNMT
bằng ảnh vệ tinh phụ thuộc vào độ phân giải của ảnh. Đó là các độ phân giải
phổ, không gian và thời gian. Căn cứ vào độ phân giải không gian của ảnh, có
thể phân biệt:
Dữ liệu có độ phán giải không gian thấp như ảnh NOAA,
Dữ liệu có độ phân giải trung bình như ảnh MODIS, GLI, Landsat
MSS
Dữ liệu có độ phân giải cao như ảnh Landsat TM, ETM+, SPOT,
ASTER và
Dữ liệu có độ phân giải không gian rất cao như Ikonos, QuikBird.
Trong số các loại ảnh vệ tinh Landsat, ảnh MSS rất hữu ích đối với các
phân tích trên diện rộng, như lập bản đổ địa chất, song lại không thật thích hợp
với việc lập bản đồ chi tiết ỉớp phủ đất do có nhiều điểm ảnh hỗn hợp (mixel).
Dữ liệu TM, ETM+ dược sử dụng rộng rãi hơn ảnh MSS do có độ phán giải
không dan cao hơn và dải băng phổ rộng hơn (bảy. tám băng so với bốn băne
11
của MSS). Với độ phân giải không gian 30m của dữ liệu TM và HTM+ có thể
quan sát được các đối tượng tự nhiên lớn như sông, rừng và các đối tượng nhân
tạo lớn như đường quốc lộ lớn, sân bay, các cầu lớn, song không thể phân biệt
được các đường phố nhỏ, ngòi và suối nhỏ, các ngôi nhà riêng và ô tỏ.
Bảng 1.2 liệt kê các ứng đụng chính của các băng ảnh TM và ETM+.
Bảng 1.2 Các ứng dụng chính của từng băng phổ TM và ETM+

Băng
Bước sóng, mkm
Vị trí phổ
danh định Các ứng dụng chính
TM ETM +
1 0,45 - 0,52 0 ,45 -0 ,5 1 5
Lam
Lập bản dồ nước bờ, phân biệt đất/thực
vật, lập bản đổ kiểu rừng, và nhận biết các
đối tuợng văn hóa.
2 0,52 - 0.6 0,525 - 0,605
Lục Đo đỉnh phản xạ lục để phấn biệt và đánh
giá sức khoẻ thực vật và nhận biết các đối
tượng văn hóa.
3 0,63 - 0,69 0,63 - 0,69 Đỏ Nhận biết vùng hấp thụ diệp lục để phân
biệt loài cây; nhạn biết các đối tượng vãn
hóa.
4
0 ,7 6 -0 ,9 0,75 - 0,79 Cận hổng
ngoại
Xác định các kiểu, sức khoẻ và sinh khổi
thực vật, vạch định các thể nước, và phan
biệt độ ẩm đất.
5 1,55 - 1,75 1,55 - 1,75
Hổng ngoại
giữa
Chi thị độ ẩm thực vật và độ ẩm đất, phân
biệt tuyết với mây.
6
10 ,4 - 12,5 10 ,4- 12,5

Hổng ngoại
nhiệt
Phân tích stress thực vặt, phán biệt độ ẩm
đất, và lập bản đổ nhiệt.
7 2,08 - 2,35 2,09 - 2,35
Hổng ngoại
giữa
Phân biệt các loại khoáng vật và đá, nhậy
cảm với độ ẩm thực vật.
8
0,52 - 0,90
Toàn sác
Lặp bản đổ, làm sắc nét ảnh đa phổ
Nhìn chung, dữ liệu viễn thám được dùng để lập bản đồ, đo đạc, theo
dõi và mô hình hoá, cụ thể ỉà lập bản đổ sử dụng đất và lớp phủ đất; tạo các mồ
hình không gian về tài nguyên như chỉ số thực vật, chỉ số nước; phát hiện biến
động; mở rộng và tạo giá trị gia tăng cho các dữ liệu đo đạc mặt đất; lập kế
hoạch để tối ưu hoá các nghiên cứu chi tiết; bổ sung và làm mới các cơ sỏ dữ
liệu sẩn có và thiết lập hệ thông tin quản lý tài nsuyên cùng với các dữ liệu
12
GIS khác. Nói cách khác, viễn thám có thể được dùng như một cồng cụ thay
thế và bổ trợ cho các phương pháp khác để tạo ra thông tin hữu ích nhầm cải
thiện các quyết định liên quan đến TNMT.
Ưu điểm nổi bật của dữ liệu viễn thám là diện phủ rộng, khách quan,
giàu về nội dung, giá thành hạ trên một đơn vị diện tích, có thể thu được một
cách đều đặn cho nhiều vùng, nhiều năm và dữ liệu gốc thường ở dạng sô rất
thuận lợi cho xử lý bằng máy tính. Một cảnh ảnh vệ tinh có thể bao trùm một
diện rộng như 121km2 đối với ảnh IKONOS, 3600km2 đối với ảnh SPOT x s
và 35000km2 đối với ảnh Landsat. Ảnh vệ tinh là ảnh số thu được từ trên cao
có thể được hiệu chỉnh hình học để đăng ký với các lớp dữ liệu GIS. Với ảnh

số vệ tinh có thể tạo ra nhanh bản đổ về hiện trạng và biến động TNMT
nguyên bầng phương pháp phân loại số.
GPS bao gồm 24 vệ tinh định vị NAVSTAR (Navigation Satellite
Timing and Ranging) bay quanh quỹ đạo trái đất (Hình 1.5). Hệ thống này do
Bộ quốc phòng Mỹ quản lý và được theo dõi, điều khiển bởi một mạng lưới
trạm trên mặt đất.
GPS cung cấp cho người sử dụng thông tin về vị trí, tốc độ và thời gian ở
mọi nơi trên thế giới. Nhờ các tín hiệu thu được từ các vệ tinh định vị có thể
xác định vị trí của các điểm trên trái đất mà không cần đến các hệ thống mốc
trên trái đất. Độ chính xác của dữ liệu không gian thu được bằng GPS phụ
thuộc vào số vệ tinh, thời gian thu, vị trí thu và chất lượng thiết bị thu.
GPS cung cấp cho người sử dụng thông tin về vị trí, tốc độ và thời gian ở
mọi nơi trên thế giới, Nhờ các tín hiệu thu được từ các vệ tinh định vị có thể
xác định vị trí của các điểm trên trái đất mà khổng cần đến các hệ thống mốc
trên trái đất. Độ chính xác của dữ liệu không gian thu được bằng GPS phụ
thuộc vào số vệ tinh, thời gian thu, vị trí thu và chất lượng thiết bị thu.
13
Hình 1.5 GPS và máy thu GPS
Máy thu thu GPS là một radio có ăng ten do nhiều hãng khác nhau sản
xuất như hãng Trimble, Leica, Garmin, Sokia, v.v. Thiết bị thu GPS có thể đeo
theo người, cầm tay, gắn trên xe đạp, xe máy, ô tô, máy bay hay các phương
tiện đi lại khác. Việc định vị bằng GPS đạt kết quả tốt trong trường hợp không
có các vật cản như cây to, nhà cao v.v. cản trở đường ngắm trực tiếp giữa máy
thu và vệ tinh. Dữ liệu định vị thu được bằng máy thu GPS là tọa độ địa lý hay
UTM và độ cao. Chúng có thể được ghi lại dưới dạng bản cứng hay file dữ
liệu. Việc nhập dữ liệu GPS vào máy tính được thực hiện bằng bàn phím hay
qua phần mềm kết nối GPS. Cùng với viễn thám và GIS, GPS đóng vai trò quan
trọng trong việc xây dựng, cập nhật và khai thác CSDL địa lý TNMT.
Tóm lại, cơ sở dữ liệu địa ỉý đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp
thông tin không gian và thuộc tính phục vụ các quyết định quy hoạch, quản lý

tài nguyên và bảo vệ mỏi trường. Việc xây dựng cơ sở dữ liệu có thể chiếm
trên 80 phẩn trăm thời gian và nguồn lực phân bổ cho các dự án GIS (Eastman
2001). Do vậy, việc xây dựng, duy trì, cập nhật cơ sở dữ liệu luồn đòi hỏi sự
quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học và các cấp quản lý trên thế giới cũn°
14
như ở Việt Nam. Phần tiếp theo đề cập đến thực tiễn xây dựng CSDL địa lý tài
nguyên và môi trường trên thế giới và ở Việt Nam.
1.2 Thực tiễn trên thê giới
Trên thế giới, công tác nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ
quy hoạch, quản lý tài nguyên và môi trường đã diễn ra ở nhiều quy mô khác
nhau bắt đầu từ giữa những năm 1960 với sự ra đời của hệ thông tin địa lý đầu
tiên ở Canada là CGIS (Canadian Geographic Information System).
CGIS là một hệ thống quy mô lớn ngày nay vẫn còn hoạt động, Sự phát
triển của nó đã cung cấp nhiều đóng góp về khái niệm và kỹ thuật. Mục đích
của CGIS là nhập, lưu trữ, phân tích dữ liệu do Cơ quan kiểm kê đất đai
Canada thu thập và tạo ra thống kê để quy hoạch quản lý đất đai cho các vùng
rộng lớn của nông thôn Canada.
Bên cạnh các CSDL ở quy mô địa phương, quốc gia, CSDL địa lý
TNMT đã được xây dựng và ứng dụng ở quy mô liên quốc gia và toàn cầu.
Một ví dụ điển hình là hệ ARC/INFO của ESRI đã được chọn dùng trong
chương trình CORINE (Coordinated Information on the European
Environment) do Cộng đồng châu Âu khởi xướng năm 1985. Hệ thống đã hoạt
động thành công cho phép người sử dụng ở các nước khác nhau tiếp cận hệ
thống và trao đổi dữ liệu. Các bộ dữ liệu đất, khí hậu, địa hình và sinh thái đã
được phát triển và các dự án đã được xúc tiến để phân tích các vấn đề môi
trường cụ thể liên quan đến khí thải, ô nhiễm nước và xói mòn đất. Một ví dụ
khác là năm 1983 Chương trình Môi trường của Liên hợp quốc (ƯNEP) đã
chọn ESRI để xây dựng một hệ thống dựa vào GIS để phán tích và lập bản đồ
các vùng sa mạc trên quy mô toàn cầu. Tiếp đó, năm 1985 UNEP đã xúc tiến
việc xây dựne cơ sở dữ liệu (CSDL) tài nguyên toàn cầu (GRID) với sự trợ

giúp của GIS.
15